福建安溪县乡镇土地生态系统服务价值的演变机制

为了厘清土地利用变化与生态系统服务之间的互作关系,本研究采用生物量因子和社会经济因子调整系数修正传统生态系统服务价值评估模型,对1999—2019年安溪县所属24个乡镇生态系统服务价值(ESV)进行评估,探究其对土地利用变化的生态响应。结果表明: 研究期间,安溪县24个乡镇ESV呈整建制递减,减幅为0.004～0.295亿元;林地和耕地对ESV的贡献率最大,其次为草地和水域,其余地类对ESV的贡献为负值;将其他地类转变为林地可提高ESV,而转变为园地面积(主要是茶园面积)则导致ESV降低。采用化肥单一化宿根栽培管理茶园导致ESV降低,而茶园生态栽培能有效提高茶园土壤微生物多样性,改善土壤肥力,提高ESV。     

基于RS和GIS的科尔沁沙地南缘章古台地区土地利用变化及其驱动力

利用遥感影像,借助于GIS技术以及数理统计方法,对章古台地区近20年间土地利用变化及驱动力进行了分析。结果表明:1988-2009年间,章古台地区土地利用构成以耕地和林地为主;土地利用类型变化以林地、耕地和建设用地面积的增加和草地、水域及未利用土地面积的减少为特征,其中,草地、建设用地和未利用土地的年变化率大于其他土地利用类型;土地利用程度综合指数由1988年的235.34增至2009年的251.65;土地类型间的转化以草地、未利用土地向林地、耕地转化和耕地与林地间转化为主,占总转化面积的95.58%。章古台地区土地利用变化受人口、政策和自然因素的综合影响,虽然自然因素是决定土地利用变化的重要因素,但在20年的时间尺度上,人口增长和政策引导则是加剧这种变化的主导因素。     

基于InVEST模型的金沙江流域干热河谷区水源涵养功能评估

以金沙江流域干热河谷区1990年、2000年、2010年和2019年4期Landsat遥感影像为基础数据,通过目视解译和最大似然相结合的方法进行土地利用类型分类,定量分析金沙江流域干热河谷区土地利用类型的时间变化与空间转移过程;采用InVEST模型,结合气象、土壤和地形等数据评估了1990-2019年金沙江流域干热河谷区及不同土地利用类型的产水功能和水源涵养功能。结果表明：1）1990-2019年金沙江流域干热河谷区土地利用类型以草地、乔木林地和耕地为主;近30年来,灌木林地、建设用地、交通运输用地和水域的面积不断增加,建设用地面积增幅最大;草地、乔木林地、耕地和裸地面积均减少。2）1990-2019年,建设用地、灌木林地、交通运输用地和水域面积的增加来源于草地、耕地和乔木林地。3）金沙江流域干热河谷区多年平均产水量为26.09×10⁸ m³,水源涵养量为7.26×10⁸ m³,产水量的变化与分布直接影响着区域的水源含养量;平均水源涵养能力68.74 mm,呈现上升-下降-上升的波动变化趋势。4）1990-2019年不同土地利用类型的水源涵养量变化明显,不同地类平均水源涵养量的大小依次为耕地 > 草地 > 建设用地 > 乔木林地 > 交通运输用地 > 灌木林地 > 裸地 > 水域。     

喀什市土地利用变化下的生态敏感性研究

土地利用变化是导致生态敏感性的重要因素之一, 结合生态环境和土地利用相互关系的基本框架, 运用土地利用动态度模型和地理信息系统空间分析功能, 建立土地利用变化下的生态敏感性指标体系和分级标准, 分析建设用地、林地、草地、耕地、水域、未利用地等土地利用类型的面积比例和变化过程, 对近20 年来喀什市单一土地利用动态度变化和生态敏感性程度进行了定量研究。结果表明, 1990-2010 年间喀什市土地利用类型的变化较快的地类分别是草地、耕地、林地、建设用地和未利用地。其中, 林地和建设用地每年以1.58%和1.87%的速度在增加。草地、耕地、水域和未利用地每年以2.42%、1.36%、1.81%和1.04%的速度在减小。城市高敏感区和不敏感区面积由1990年的22.79 km2、113.76 km2 增加到2010 年的58.40 km2 和125.95 km2, 呈逐年增加的趋势。反而中敏感区和低敏感区面积由1990 年的30.21 km2、121.76 km2 减小到2010 年的15.54 km2、88.63 km2, 呈现逐年减小的变化特征。     

呼包鄂榆城市群生态系统服务价值驱动因素及其交互效应

增强呼包鄂榆城市群生态系统服务功能,对于推动黄河流域生态保护和高质量发展具有重要意义。基于研究区1990-2020年土地利用类型评价了生态系统服务价值(ESV),耦合随机森林模型与沙普利加性解释(SHAP)方法分析ESV驱动因素的重要程度、变化响应特征及其交互效应,采用偏最小二乘路径模型识别驱动因素的交互路径。结果表明:(1)研究期内耕地、草地和水域面积整体呈先增后减趋势,建设用地面积持续增加;ESV呈先减后增趋势且总体增加了62.28亿元,ESV的增长主要是林地向耕地和草地扩张的结果。(2)最主要的ESV驱动因素为土地利用类型,其贡献度达到61.24%,其次是地形和气象,贡献度分别为17.59%和17.05%,社会经济的贡献度最低,仅为1.73%;ESV对驱动因素的响应呈非线性变化特征。(3)水域比例是最重要的交互项,交互作用在因素处于不同范围内表现出不同的交互效应。土地利用直接影响ESV,而地形、气象、土壤和社会经济因素主要通过影响土地利用进而间接影响ESV,社会经济因素对ESV的直接和间接影响分别是负和正效应。研究建议通过完善城市群国土空间规划,重点加强草地、林地和水域等生态空间保护并协调好与城镇建设、矿产资源开发的关系,以提升生态系统服务功能为导向实施区域生态系统多因素协同管控。     

东南诸河流域1990-2015年土地利用时空变化特征及驱动机制

土地利用/覆被变化作为影响全球环境变化的重要因素,是人类活动最直接的反映,其驱动力分析能够很好地揭示人类活动对土地资源的影响机制。运用ArcGIS空间分析和SPSS主成分分析等方法,从整个东南诸河流域片区的尺度上,研究了包含中国台湾地区在内的1990—2015年间的土地利用时空变化特征,并探究其主要驱动机制。研究结果为:(1)全流域各土地类型面积占比为:林地耕地草地城乡建设用地水域未利用土地,林地与耕地的空间分布特征均为"北聚南散,北多南少",城乡建设用地集中分布在经济较为发达的台湾海峡两岸沿海地区以及流域大陆北部靠近长江三角洲的地区。(2)全流域土地类型的面积变化量为:城乡建设用地耕地草地林地水域未利用土地。流域土地利用综合动态度为0.68%,整体用地类型转化程度先降低再增加,并以城乡建设用地和耕地为主要变化类型。流域南部各市的土地利用变化较北部剧烈,台湾地区主要土地利用变化类型为耕地和城乡建设用地。(3)大陆地区城乡建设用地变化的主要驱动力为人口数量及结构、城市化和社会经济发展,台湾地区在此基础上增加了社会工农产业结构调整因素。大陆耕地变化的主要驱动力为人口数量及结构、城市化水平和社会工农产业结构,社会工农产业结构和农业生产水平是台湾地区耕地变化的主要驱动力。本研究为东南诸河流域土地资源规划管理提供科学依据,为自然流域尺度的土地利用变化及其驱动机制研究提供可靠实例。     

基于地形梯度的岩溶槽谷土地利用变化特征

揭示岩溶槽谷土地利用变化特征,为地区退耕还林和生态保护提供参考。以印江、思南、石阡等5县区为研究区,选取DEM数据和土地利用数据,探究岩溶槽谷土地利用时空分异特征和地形分异特征。结果表明:(1)2000—2018年间,研究区土地利用类型以耕地、林地及草地为主,水域及建设用地其次,其中林地面积分布最多。(2)2000—2018年间,研究区耕地和草地面积有所减少,林地、水域与建设用地面积有所增加,其中建设用地面积增长迅速。(3)2000—2018年间,研究区耕地、林地峰值分布在海拔700—900 m,草地峰值分布在500—700 m或700—900 m;2018年水域和建设用地峰值分别为500—700 m、700—900 m。(4)各土地利用类型在0o—25o地区均有分布, 25o以上地区以林地为主,耕地及草地次之,建设用地主要分布在25o以下。(5)2000—2018年间,研究区耕地、林地及草地在半阴坡和半阳坡分布较多;2018年建设用地在阳坡分布最多。文章结果可为地区生态保护、土地政策制定、武陵山生态脱贫等提供实际借鉴和理论参考。     

基于决策树的科尔沁沙地土地利用/覆盖变化监测

以科尔沁沙地西缘内蒙古翁牛特旗为对象,利用3个时相(1989、1999和2007年,分别表示三北防护林体系工程建设近10年、20年和30年)Landsat ETM/TM数据,采用决策树分类方法对该区土地利用/覆盖动态变化进行监测.结果表明:基于决策树分类方法进行遥感影像分类的总体精度能达到89.4%以上,Kappa系数达到0.84以上;近20年,草地和耕地是主要土地利用类型(两项合计占64%以上),林业用地比重为4.8%～5.3%,面积较少;各土地类型面积变化大小依次为耕地>未利用土地>林地>居民及建设用地>水域>草地.     

西双版纳地区土地利用的空间分析

利用西双版纳地区2003年TM数据,对土地利用结构及土地利用与海拔、坡度、水系等自然地理要素相互关系的空间进行分析.结果表明,耕地、林地和草地是该地区土地利用的主体,其中林地面积13 420 km²,占研究区总面积的74%;草地面积3 251 km²,耕地面积2 332 km²,分别占13%和18%.林地、耕地和草地面积随海拔高度具有单峰变化的曲线特征,在海拔1 000～1 200 m处林地分布最多,耕地和草地面积达到峰值时的海拔约为900 m.受人为活动影响强的用地类型坡度指数较低,城乡建筑用地和耕地的坡度指数为5°和14°,人为活动影响较弱的林地草地坡度指数较高,分别为22°和20°.河谷内随缓冲距离增加,土地利用呈现规律性变化,耕地、城镇居民点、未利用地3种土地利用方式主要集中在河谷底部近水域处,远离河谷林地草地组分增加明显.西双版纳地区自然生态系统相对原生,具有林地为基质,河流为廊道,坝区、沟谷农业景观镶嵌分布的特点.     

四川省若尔盖县土地利用时空变化研究

四川省若尔盖县是高寒湿地的重要分布区,区域土地利用变化对生态安全具有重要影响。以2000年、2010年和2019年3期Landsat ETM+遥感影像资料为基础数据源,运用土地利用动态度、土地利用转移矩阵、土地利用程度和人类活动强度模型分析了研究区2000—2019年土地利用时空变化特征。结果表明:若尔盖县土地利用类型以草地、沼泽湿地、林地为主,三者的面积百分比从2000年的61.66%、22.61%、13.69%变化为2019年的58.42%、21.21%、17.17%。总体上土地利用变化缓慢,综合土地利用动态度为0.41%;土地利用类型中建设用地动态度最大,为23.53%,草地、沼泽的动态度较小。沼泽湿地与草地、草地和林地相互之间的转变是研究时段内主要土地利用转移方式,土地转移总体表现为沼泽湿地向草地转移,草地向林地、耕地、建设用地、水域、未利用地转移。在自然地理条件和经济社会发展状况下,若尔盖县三个时期土地利用程度指数分别为177.53、178.07和179.88,人类活动强度空间分布表现出以低和较低强度为主,二者所占面积比在95%以上,表明人类活动对当地生态环境的干扰程度逐渐增...     

基于耕地能值-生态足迹的耕地休耕规模研究——以贵州省松桃县为例

区域耕地休耕规模测算是耕地休耕空间配置的重要组成部分,从资源承载力视角理解,其本质是将休耕空间布局于耕地资源承载力相对较低的区域。立足于从区域耕地生态经济系统探索耕地休耕规模,运用能值分析方法和生态足迹方法,以生态严重退化地区、国家第一批休耕试点县的贵州省松桃县为案例区,修正了耕地能值生态足迹改进模型（EC和EF,简称"修正模型"）与耕地能值可持续指数（ESI_cl）,测算了松桃县2016年休耕面积范围值。结果表明：（1）耕地能值生态盈亏可以作为乡镇是否应该休耕的判定标准,基于此测算的最大休耕面积关键在于测算生态耕地面积。总体来看,全县耕地能值生态赤字,应该安排耕地休耕;从分乡镇来看,有3个乡镇可以不休耕、25个乡镇应该休耕。按照全县平均统计（SCAL）和按照分乡镇统计（STL）,全县最大休耕面积分别19558.62hm²和17673.83hm²。最大休耕面积中等及以上等级的乡镇散布于4个区域的8个乡镇。（2）ESI_cl可以作为休耕乡镇时序的判定标准,其优先休耕乡镇的最大休耕面积之和即为全县最小休耕面积。全县ESI_cl偏低,应该适度休耕。优先休耕、适度休耕和暂不休耕的乡镇分别有2个、23个和3个。全县最小休耕面积1396.10hm²,占耕地面积的1.88%。按照全县平均统计（SCAL）,全县休耕面积范围值1396.10-19558.62hm²,占总耕地面积的1.88%-26.34%;按照分乡镇统计（STL）,全县休耕面积1396.10-17673.83hm²,占总耕地面积的1.88%-23.8%。修正模型和ESI_cl为测算区域休耕规模提供了更加科学的技术方法,以期为其他类似区域开展休耕实践提供借鉴。     

基于地理加权回归的茶叶种植专业化空间格局及影响因素——以福建省安溪县为例

以专业化茶叶种植大县安溪县为例,通过评估各乡镇茶叶种植专业化水平,结合Pearson相关分析、普通最小二乘法模型(OLS)和地理加权回归模型(GWR),筛选出平均高程、农民人均纯收入、农业从业人口比重、距交通道路距离4个主要影响安溪县茶叶种植专业化程度的因素,并探讨其对茶叶种植专业化影响程度的空间分异规律.结果表明: 安溪县各乡镇茶叶种植专业化程度呈现显著的空间自相关,以县城为中心,茶叶种植专业化程度由近及远呈现出“低-中-高”的形似杜能农业区位模型的圈层结构;GWR的拟合度(0.624)高于OLS(0.595),且前者对空间数据的解释力更高;与杜能农业区位模型的市场距离决定机制相悖,茶叶种植专业化程度受山地自然环境因素的影响明显较社会经济因素更大;茶叶种植专业化程度与平均高程、农民人均纯收入、农业从业人口比重呈正相关,而与距交通道路距离总体呈负相关;茶叶种植专业化程度与平均高程、农民人均纯收入的回归系数主要呈现出“南高北低”的空间分布特征,农业从业人口比重则呈相反的规律,而距交通道路距离则主要呈现“西南低、东北高”的空间特征.     

Multiscale Characterization of Land-Use Patterns in China

This article explores the pattern of land use in China to understand the relationships between land use and factors that can be used to predict it. Such understanding is important for development of comprehensive models of land-use dynamics. Correlation and regression analyses are used to identify the most important explanatory variables from a large set of factors generally considered important in predicting the distribution of land use. We found that the spatial distribution of all land-use types in China is best described by an integrated set of biophysical and socioeconomic factors. Specific attention is given to the influence of the scale of analysis on study results. Both data resolution and the extent of the study area influence the discovered relationships. Relationships obtained at a certain scale of analysis therefore may not be directly applied at other scales or in other areas. The relevance of the systematic and quantitative characterization of the land-use patterns in China for the parameterization of spatially explicit land-use models is discussed. Received 20 July 1999; accepted 10 March 2000.     

甘肃永登县土地利用景观格局的空间尺度效应

依据“斑块-廊道-基质”模式,研究了甘肃省兰州市永登县景观格局的空间尺度效应.结果表明:草地为整个研究区景观结构的基质;廊道包括道路和河流;其余景观组分(耕地、林地、园地,住宅用地、工矿用地、公共管理与服务用地和其他土地)均为斑块.斑块类型水平指数与景观水平指数均表现出明显的空间幅度依赖性.不同景观组分的斑块类型指数的尺度效应在不同幅度区间存在差异性,景观水平指数的尺度效应在不同幅度区间也存在差异性.在1～20 km幅度区间,尺度效应的组分类型、指标类型之间差异最为明显;在21～90 km幅度区间,尺度效应的组分类型、指标类型之间差异较小;在>90 km幅度后,尺度效应消失.90 km×90 km为研究景观格局尺度依赖性的有效幅度.     

基于Markov-FLUS模型的饶河流域土地利用多情景模拟分析

流域在不同发展目标定位下的土地利用需求有所不同,科学合理调控土地利用变化是实现流域土地资源高效利用、生态-社会-经济协调发展的重要基石。以饶河流域为例,基于Markov-FLUS耦合模型综合考虑自然人为两方面,选取12类驱动因子,以2005年土地利用数据为初始值,利用2010、2015年实际土地利用类型数据进行验证改正模型,结合惯性发展、耕地保护、生态优先等情景设置,对2035年饶河流域土地利用进行模拟分析,以满足流域不同发展目标导向下的国土空间优化配置。研究结果表明：(1)该模型在饶河流域的适用性较强,模型总体精度达到98.01%,Kappa系数为0.9627,大于0.80,为今后该区域的土地利用模拟提供了方法借鉴。(2) 3种情景设置基本满足饶河流域不同发展诉求,针对不同发展目标,流域土地利用结构变化明显,其中耕地、建设用地变化显著。(3)惯性发展情景、耕地保护情景、生态优先情景下,建设用地扩张趋势分别为39%、16%、12%,表明落实耕地保护、生态优先政策需要加强约束建设用地扩张,进一步调整用地结构以提高土地利用效率。综上所述,基于Markov-FLUS模型对饶河流域土地利用进行...     

北方农牧交错带多伦县生态系统服务权衡与协同关系研究

科学理解生态系统服务的权衡/协同关系,对于正确指导生态系统可持续管理实践具有重要意义。以位于北方农牧交错带的多伦县为研究区,基于土地利用/覆被、气象、土壤类型、归一化植被指数(NDVI)以及社会经济统计资料等多种数据,分析了2000年、2015年食物供给、碳固持、土壤保持、防风固沙及产水量5种生态系统服务的时空变化,识别了5种服务的供给热点区,并基于相关分析法从县域、乡镇及不同地类3种尺度上对生态系统服务间的权衡/协同关系进行分析。结果表明:(1)2000—2015年,食物供给与土壤保持量增幅较大,产水量与碳固持的供给量增幅较小,防风固沙量大幅下降,5种服务的空间格局基本保持不变;(2)多伦县1类热点区面积明显增加,3类热点区面积明显减少;面积占比超过50%的草地提供5种服务的能力强于耕地;(3)多伦县生态系统服务的权衡关系主要存在于产水量与土壤保持、产水量与碳固持、产水量与食物供给三对服务中;由于研究区生态系统环境的空间异质性较强,各乡镇和两种地类(草地和耕地)上分别只有4对和3对生态系统服务的权衡/协同关系与县域保持一致;(4)不同土地利用类型、海拔、土壤类型等因素的组合使多伦县乡...     

1980—2018年祁连山南坡土地利用变化及其驱动力

祁连山是我国第一阶梯和第二阶梯的分界线,生态环境脆弱,对过渡地带土地利用变化及其驱动力研究具有重要的生态意义。本研究以祁连山南坡为研究区,基于1980—2018年遥感影像数据,运用空间自相关分析法、ArcGIS空间分析方法和主成分分析法分析了土地利用的时空变化特征及其驱动力。结果表明: 1980—2018年,草地是研究区土地利用类型的主体,建设用地所占比重最小,水域、草地表现为下降趋势,未利用土地、建设用地和耕地均呈现出增长态势,林地变化较小。不同地类单一土地利用动态度从大到小依次为:建设用地＞水域＞耕地＞未利用土地＞林地＞草地,综合土地利用动态度为0.9%。不同土地利用类型空间分布表现出空间集聚性特征。耕地增加的区域和林地、草地减少的区域主要分布在门源县城所处大通河谷地西北侧,天峻县东北部大通河上游地区存在工矿建设用地占用草地的现象。土地利用变化驱动力主要为人口数量、科技、城市化、经济发展水平和政策。本研究结果可为政府合理规划和利用土地资源提供依据,对祁连山南坡生态环境保护和社会经济可持续发展具有重大意义。     

中国土地利用空间格局动态变化模拟——以规划情景为例

土地利用变化研究在环境可持续发展研究领域中具有重要的地位,其空间分布格局的变化影响到生物地球化学循环、气候变化、生物多样性等。采用土地利用动态变化模型Dyna-CLUE模拟了在规划情景下中国土地利用变化未来空间分布格局。将土地利用类型分为六大类,即耕地、草地、林地、建设用地、水域和其它用地。驱动因子包括地形地貌、气候、社会交通等方面,对动态驱动因子如气温、降水、人口交通等,考虑了其在未来情景下的发展趋势。基于土地利用类型与驱动因子之间的定量关系和土地利用类型之间的转换规则等,模拟出至2020年中国土地利用分布格局。结果表明,至2020年,中国东南部、黄淮海平原、四川盆地等地区耕地面积将增加,东北、西北等农牧交错区、农林交错区和沙漠边缘耕地面积将会呈轻度减少趋势;林地面积将增加1417.91万hm2,主要发生在中国东北部以及西南部水热条件好的地区;中国草地在面积上保持稳定,空间上中东部、东南地区草地面积减少,内蒙古中部,青海东部,四川盆地北缘区和青藏高原等地面积增加;建设用地增加531.76万hm2,主要发生在中国的东部地区。     

Integrating Urbanization into Landscape-level Ecological Assessments

Economists and ecologists are often asked to collaborate on landscape-level analyses designed to jointly assess economic and ecological conditions resulting from environmental policy scenarios. This trend toward multidisciplinary projects, coupled with the growing use of geographic information systems, has led to the development of spatially explicit models that can be used to examine and project land-use change. Although spatial land-use models are still evolving, most published efforts have modeled the conversion of nonurban land to urban uses as a function of explanatory variables based on population density and the spatial proximity of land to roads, markets, and population centers. In this paper, we use a gravity model to describe the urbanization potential of forest and agricultural land as a combination of population and proximity. We develop an empirical model that describes the probability that forests and agricultural land in western Oregon and western Washington were transformed to residential, commercial, or industrial uses over a 30-year period as a function of urbanization potential, other socioeconomic factors, and geographic and physical land characteristics. Land-use data were provided by the USDA Forest Service's Forest Inventory and Analysis program. We use this empirical model to generate geographic information system maps depicting the probability of future land-use change that can be integrated with landscape-level ecological models developed for western Oregon's Coast Range. Received 14 April 2000; accepted 17 August 2000.